Ribonuclease_E
リボヌクレアーゼ Eは、リボソーム RNA (9S から 5S rRNA)のプロセシングおよびバルク細胞 RNA の化学分解に関与する細菌性 リボヌクレアーゼです。
リボヌクレアーゼE
識別子
EC番号
3.1.26.12
CAS番号
76106-82-6
データベース
インターンツ
内部ビュー
ブレンダ
ブレンダエントリー
エクスパシー
ナイスザイムビュー
ケッグ
KEGGエントリー
メタサイク
代謝経路
プリアモス
プロフィール
PDB構造
RCSB PDB PDBe PDBsum索 PMC
記事
パブメッド
記事 NCBI タンパク質
コンテンツ
1 細胞局在化
2 タンパク質の構造
3 関数
4 大腸菌と他の生物のリボヌクレアーゼ E の比較
5 進化の歴史
6 参考文献
7 外部リンク
細胞局在化
RNase E はリボソームや粗膜とともに沈降するため、細胞膜タンパク質複合体の一部であることが示唆されました。顕微鏡検査により、タグ付けされたRNase Eが細胞質内膜または内層と密接に関連するらせん 細胞骨格構造に局在化していることがわかりました。
タンパク質の構造
この酵素は 1，061 残基を含み、5′ N 末端に位置する大きなドメインと 3′ C 末端に位置する小さなドメインという 2 つの異なる機能領域に分かれています。 N 末端半分は触媒ドメインを形成しますが、 C 末端半分はデグラドソーム足場ドメインを形成します。金属結合ポケットにより、RNase E タンパク質構造の中央でそれらが分離されます。デグラドソームの形成は大腸菌の増殖に重要な役割を果たしませんが、 、C 末端半分の欠失により一部の RNase E 基質の分解速度が低下することが判明しています。
リボヌクレアーゼ E は、4 つのサブユニットが互いに結合してハンドル領域で接続された 2 つのハサミのような構造を形成する四量体構造で機能します。ハサミの刃は大きなドメインで作られ、ハンドルは小さなドメインで作られています。大きなドメインの触媒部位には、RNase H サブドメイン、DNase I サブドメイン、S1 サブドメイン、および 5′ センシング領域を含む 4 つのサブドメインがこれら 4 つのサブユニットは、その機能と相同構造のひだへの類似性に基づいて分類されます。RNase H は N 末端の先頭に位置し、類似した構造を共有するため、 RNase Hエンドリボヌクレアーゼファミリーにちなんで命名されました。ただし、RNase H には活性部位残基がないため、触媒機能ではなく構造機能として機能します。 次に、S1 サブドメインと 5′ センシング領域が RNase H フォールドに移植されます。RNase E S1 ドメインは、整然とした 5 本鎖のβ バレルコアに柔軟なループが結合した OB フォールドを採用しています。リボヌクレアーゼ E では、S1 ドメインは二量体化による四量体四次構造の形成を助けるだけでなく、この四量体酵素内の触媒ドメインによるRNA加水分解を促進する基質結合部位としても機能します。 S1 サブドメインでは、5′ センシング領域が基質結合部位として機能し、二量体内のもう一方のサブユニットが対象の RNA を切断できるように、一方のサブユニット上で標的 RNA 分子を安定化するのに役立ちます。 5′ センシング領域は触媒部位から離れた位置にあり、DNase I サブドメイン上に存在します。RNase E 触媒部位の最後のサブドメインは DNase I で、二本鎖 DNA を切断するエンドヌクレアーゼ構造との立体構造の類似性にちなんで名付けられました。リボヌクレアーゼ E では、DNase I サブドメインが自己補完して二量体界面を支配します。 また、RNA 骨格の加水分解攻撃による切断を媒介する 2 つのマグネシウム イオン結合部位と、2 つのサブユニットからなる二量体の安定化を助ける 2 つの亜鉛イオン結合部位が
関数
大腸菌エンドリボヌクレアーゼ E は遺伝子発現に大きな影響を与えます。リボソーム RNA (rRNA) やトランスファー RNA (tRNA) の成熟だけでなく、加水分解反応によるメッセンジャー RNA (mRNA)の急速な分解にも不可欠です。
rRNA前駆体の成熟において、プロセシングの基質は裸の RNA ではなく、やや不完全で未修飾の pre-rRNA-リボソームタンパク質複合体です。プレ16Sおよびプレ23S rRNA はどちらもRNase IIIによって一次 RNA タンパク質複合体から切り出され、5′ モノリン酸化切断産物を生成することで rRNA 成熟のその後のステップを活性化します。RNase E は 16S rRNAの 17S 前駆体をさらに短縮します。この作用は、 RNase G によるrRNAの 5′ 成熟を促進し、2 つの切断を行って pre-5S rRNA を切除するのに役立ちます。tRNAの場合、大腸菌の86 tRNA種のうち約 50 種が RNase E を必要とします。リボヌクレアーゼ Eは、tRNA の 3′ 末端にあるtRNAを含む一次転写産物を切断します。これらの切断は、個々の tRNA 前駆体を分離し、mRNA またはターミネーター配列から tRNA を分離するのに役立ちます。リボヌクレアーゼ E の主な機能は、成熟 3′ 末端を越えた部位で切断して 3′ エキソヌクレアーゼによるアクセスを可能にすることです。
mRNA 分解では、リボヌクレアーゼ E が A および U に富む領域の一本鎖 RNA を認識して切断します。 RNase E 触媒ドメインは 5′-一リン酸 RNA 末端に選択的に結合しますが、3′ から 5′ 方向の切断モードを持っています。RNase E は、3′ から 5′ へのスキャン機構によって切断部位を識別できます。これらの基質の 5′-モノリン酸化末端への RNase E のアンカーは、プロセッシブモードで起こる指向性切断のために酵素を方向付けます。RNA が存在しない場合、RNase E の S1 サブドメインと 5′ センシング部位は両方とも周囲の溶媒に曝露され、RNA が容易に結合できるようになります。RNAの存在下では、標的RNAは結合したS1サブドメインと5’センサーに開いた配置で結合します。RNA は主に 5′ センサーの結合親和性によって固定され、S1 サブドメイン上の疎水性表面パッチによって配向されます。S1 サブドメインは分子を配向するように作用していますが、5′ センシング ポケットは基質結合親和性の重要な部分に寄与している可能性がこれら 2 つの部位は RNA を保持し、一方、融合 5/S1 サブドメインは単一の複合体として閉鎖構造に移行します。基質を触媒部位に近づけ、そこでヒドロキシル基が求核攻撃反応によってリン酸骨格を攻撃します。この反応はマグネシウムイオンによって媒介されます。目的の RNA が切断され、RNase E が開いた配置に戻ると、反応生成物が最終的に放出されます。さらに、RNase E は自己制御することができ、リボヌクレアーゼ E の mRNA が細胞全体の RNase E 活性のセンサーとして機能し、基質の利用可能性や増殖速度の変化により RNase E 活性を制限します。
大腸菌と他の生物のリボヌクレアーゼ E の比較
大腸菌のリボヌクレアーゼ E に相関するさまざまな細菌の配列のアラインメントに基づくと、配列の約 70% は配列の先頭では高度に保存され、配列の終わりに近づくにつれてあまり保存されないようです。他の 5 つの生物の配列をリボヌクレアーゼ E の配列と比較すると、リボヌクレアーゼ E/G ファミリーのメンバーは同じ加水分解機能を持っているため、ほとんどの配列が N 末端で同じ残基を共有しているように見えます。言い換えれば、リボヌクレアーゼ E/G ファミリー メンバーの大きな触媒ドメインはほぼ同じです。対照的に、C 末端に位置する小さな構造ドメインは、他の酵素の足場として機能する構造配列を含むため、生物によって異なります。 たとえば、Cedecea davisaeに含まれるリボヌクレアーゼ E はS3JYP0 遺伝子に由来します。 Cedecea davisaeのリボヌクレアーゼ E の構造を観察すると、触媒ドメインには配列上の 31 ～ 119 残基に位置する S1 モチーフと、同じ配列上の 404 ～ 407 残基に位置する金属結合部位が含まれています。大腸菌のRNase E上のS1ドメインおよび金属結合ドメインとして位置する。
進化の歴史
リボヌクレアーゼ (RNase) タンパク質ファミリーは主にRNA代謝に関与し、RNA 成熟、RNA 末端代謝回転、および細胞内の異常な RNA または期限切れの種の分解において重要な役割を果たします。それらは、分解活性に基づいてエキソリボヌクレアーゼとエンドリボヌクレアーゼに分類されます。リボヌクレアーゼ E (RNase E) は、最初は大腸菌K12 株のエンドリボヌクレアーゼとして発見されました。DNA 配列分析に基づいて、大腸菌 RNase E のオルソログは、進化的に異なる数十の細菌種の間に存在すると予測されました。大腸菌では、リボヌクレアーゼ E 酵素は、ほとんどの mRNA の分解などの RNA 代謝を調節し、プレ tRNA のプロセシングを活性化することにより、細胞生存率の制御に重要な役割を果たしています。 RNase E は、分解機能に加えて、5Sリボソーム RNA、tRNA 、および RNase Pリボザイムの M1 RNA 成分の前駆体の成熟にも必要です。
参考文献
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外部リンク
米国国立医学図書館の医療主題見出し(MeSH)のリボヌクレアーゼ + E · ポータル:
生物学”